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飞机升力与阻力的关系 飞机升力系数和阻力系数篇一(一)迎角
相对气流方向(飞机运动方向)与翼弦所夹的角度,叫迎角。相对气流方向指向机翼下表面,为正迎角;相对气流方向指向机翼上表面,为负迎角。飞行中,飞行员可通过前后移动驾驶盘来改变迎角的大小或者正负。飞行中经常使用的是正迎角。
飞行状态不同,迎角的正、负、大、小一般也不同。在水平飞行中,飞行员可根据机头的高低来判断迎角的大小,机头高,迎角大。机头低,迎角小。其它飞行状态,单凭机头的高低就很难判断迎角的大小和正负,只有根据迎角本身的含义去判断。例如,飞机俯冲中。机头虽然很低,但迎角并不为负的,气流仍从下表面吹向机翼,因此迎角是正的。又如在上升中,机头虽然比较高,但迎角却不一定很大,在改出上升时,若推杆过猛,也可能会出现负迎角。
(二)迎角对升力的影响
在飞行速度等其它条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角。在小于临界迎角的范围内增大迎角,升力增大;超过临界边角后,再增大迎角,升力反而减小。
这是因为,迎角增大时,一方面在机翼上表面前部,流线更为弯曲,流管变细,流速加快,压力降低,吸力增大。与此同时,在机翼下表面,气流受到阻挡,流管变粗,流速减慢,压力增大,要使升力增大。但是,另一方面迎角增大时,由于机翼上表面最低压力点的压力降低。因此,后缘部分的压力比最低压力点的压力大得更多,于是在上表面后部的附面层中,空气向前倒流的趋势增强,气流分离点向前移动,涡流区扩大,就会破坏空气的平顺流动,从而使升力降低。在中、小迎角,增大迎角时,分离点前移缓慢,涡流区只占机翼后部的不大的一段范围,这对机翼表面空气的平顺流动影响不大,前一方面起着主要作用,因此,在小于临界迎角的范围内,迎角增大,升力是增大的。到临界迎角,升力达到最大。
超过临界迎角后,迎角再增大,则分离点迅速前移,涡流区迅速扩大,严重破坏空气的平顺流动,机翼上表面前段,流管变粗,流速减慢,吸力降低。从分离点到机翼后缘的涡流区内,压力大致相同,比大气压力稍小。在靠近后缘的一段范围内,吸力虽稍有增加,但很有限,补偿不了前段吸力的降低。所以,超过临界迎角以后,迎角再增大,升力反而减小。
改变迎角,不仅升力大小要发生变化,而且压力中心也要发生前后移动。迎角由小逐渐增大时,由于机翼上表面前段吸力增大,压力中心前移。超过临界迎角以后,机翼前段和中段吸力减小,而机翼后段吸力稍有增加,所以压力中心后移。
不同的机翼影响飞机飞行
(三)迎角改变对机翼阻力的影响
在低速飞行时,机翼的阻力有:摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力。
实验表明,迎角增大,摩擦阻力一般变化不大。
迎角增大,分离点前移,机翼后部的涡流区扩大,压力减小,机翼前后的压力差增加,故压差阻力增加。迎角增大到超过临界迎角以后,由于分离点迅速前移,涡流区迅速扩大,因此压差阻力急剧增加。
小于临界迎角,迎角增大时,由于机翼上、下表面的压力差增大,使翼尖涡流的作用更强,下洗角增大,导致实际升力更向后倾斜,故诱导阻力增大。超过临界迎角,迎角增大,由于升力降低,故诱导阻力随之减小。
综上所述,在小迎角的情况下增加迎角时,由于升力的增加和涡流区的扩大都很慢,故压差阻力和诱导阻力增加都很少,这时机翼的阻力主要是摩擦阻力,因此整个机翼阻力增加不多。当迎角逐渐变大以后,再增大迎角时,由于机翼升力的增加和涡流区的扩大都加快,故压差阻力和诱导阻力的增加也随之加快。特别是诱导阻力,在大迎角时,随着迎角的增大而增加更快。因此,整个机翼的阻力随着迎角的增大而增加较快。这时,诱导阻力是机翼阻力的主要部份。超过临界迎角以后,虽然诱导阻力要随着升力的降低而减小,但由于压差阻力的急剧增加,结果使整个机翼阻力增加更快。
简单说:迎角增大,阻力增大;迎角越大,阻力增加越多;超过临界迎角,阻力急剧增大。
(一)飞行速度
飞行速度越大,空气动力(升力、阻力)越大。实验证明:速度增大到原来的两倍,升力和阻力增大到原来的四倍;速度增大到原来的三倍,升力和阻力增大到原来的九倍。即升力、阻力与飞行速度的平方成正比例。
飞行速度增大,为什么升、阴力会随之增大呢 因为在同一迎角下,机翼流线谱,即机翼周围的流管形状基本上是不随飞行速度而变的。飞行速度愈大,机翼上表面的气流速度将增大得愈多,压力降低愈多。与此同时,机翼下表面的`气流速度减小得愈多,压力也增大愈多。于是,机翼上、下表面的压力差愈加相应增大,升力和阻力也更加相应增大。
(二)空气密度
空气密度大,空气动力大,升力和阻力自然也大。这是因为,空气密度增大,则当空气流过机翼,速度发生变化时,动压变化也大,作用在机翼上表面的吸力和下表面的正压力也都增大。所以,机翼的升力和阻力随空气密度的增大而增大。
实验证实,空气密度增大为原来的两倍,升力和阻力也增大为原来的两倍。即升力和阻力与空气密度成正比例。显然,由于高度升高,空气密度减小,升力和阻力也就会减小。
机翼面积大,升力大,阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。